DE69822587T2 - Scroll compressor with pressure equalization groove - Google Patents

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Description

Diese Erfindung betrifft einen Spiralverdichter mit einer Ausnehmung, welche zwischen zwei Kompressionskammern an einem Punkt in dem Kompressionszyklus vor der Verbindung zu dem Auslassanschluss, aber nachdem die Kammern abgedichtet wurden, verbindet.This invention relates to a scroll compressor with a recess, which between two compression chambers a point in the compression cycle before connecting to the outlet port, but after the chambers were sealed, connects.

Spiralverdichter werden zunehmend breit eingesetzt für Kühlmittel-Verdichter-Anwendungen. Wie bekannt ist, definieren zusammenpassende, umlaufende und fixierte Spiralenwindungen eine Mehrzahl von Kompressionskammern. Typischerweise werden zwei Kompressionskammern gleichzeitig abgedichtet und über Zwischendrücke zu einem Auslassanschluss bewegt. Die Kompressionskammern sind nicht immer gleich um eine Mittellinie des Spiralverdichters beabstandet, und daher kann eine Asymmetrie der Kräfte des verdichteten Fluids auftreten.Spiral compressors are becoming increasingly popular widely used for Refrigerant-compressor applications. How is known to define matching, circulating and fixed Spiral turns a plurality of compression chambers. Typically two compression chambers sealed at the same time and via intermediate pressures to one Exhaust port moved. The compression chambers are not always spaced just about a center line of the scroll compressor, and therefore there may be an asymmetry in the forces of the compressed fluid occur.

Ferner ist es möglich, dass eine der beiden Kammern einen geringfügig höheren Druck als die andere aufweist. Dies kann z. B. auftreten, wenn eine der beiden Kammern ein größeres Volumen an eingeschlossenem Fluid in einem bestimmten Zyklus aufweist. Schließlich vereinigen sich die beiden Kammern miteinander und kommunizieren mit dem Auslassanschluss. Wenn ein Druckungleichgewicht bei der Kommunikation existiert, kann es Mischverluste geben, da sich Fluid in der Kammer höheren Drucks mit Fluid in der Kammer niedrigeren Drucks mischt. Solche Mischverluste verringern den Wirkungsgrad des Spiralverdichters. Ferner können die unterschiedlichen Drücke zu Vibration, Lärm und z. B. zu übermäßiger Belastung der Anti-Rotations-Kupplung, welche die Spiralelemente in Ausrichtung hält, führen.It is also possible that one of the two chambers a little higher Has pressure than the other. This can e.g. B. occur when one of the a larger volume in both chambers of trapped fluid in a particular cycle. Finally unite the two chambers communicate with each other and communicate with the outlet port. If there is a pressure imbalance in communication, may there are mixing losses because fluid is in the chamber with higher pressure Fluid in the lower pressure chamber mixes. Such mixing losses reduce the efficiency of the scroll compressor. Furthermore, the different pressures to vibration, noise and Z. B. Excessive load the anti-rotation clutch which aligns the spiral elements holds, lead.

Dokument JP-A-07293459 offenbart einen Spiralverdichter mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1. Weitere Spiralverdichter sind in JP-A-08 200 255 und EP-A-0 508 293 offenbart.Document JP-A-07293459 a scroll compressor with the features of the preamble of claim 1. Further scroll compressors are disclosed in JP-A-08 200 255 and EP-A-0 508 293.

In Übereinstimmung mit der Erfindung ist ein wie in Anspruch 1 beanspruchter Spiralverdichter vorgesehen.In accordance with the invention a scroll compressor as claimed in claim 1 is provided.

In einer offenbarten Ausführungsform dieser Erfindung verbindet daher eine Druckausgleichsausnehmung zwischen zwei Spiralkompressionskammern, nachdem sie vom Ansaugen abgedichtet wurden, aber bevor sie sich vereinigen und mit dem Auslassanschluss verbunden werden. Die Verbindung gewährleistet, dass die zwei Kammern auf ähnlichen Drücken sind, wenn sie sich vereinigen und mit dem Auslassanschluss kommunizieren.In a disclosed embodiment This invention therefore combines a pressure compensation recess between two spiral compression chambers after being sucked off have been sealed, but before they unite and with the outlet port get connected. The connection ensures that the two chambers are at similar pressures, when they unite and communicate with the outlet port.

In einer bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung kann der Spiralverdichter mit Economizer-Injektionsanschlüssen eingesetzt werden. Economizeranschlüsse erstrecken sich durch die fixierte Spirale, um Fluid einer Kompressionskammer zuzuführen. Der Economizeranschluss erhöht die Kühlmittelmasse, welche in jeder Kompressionskammer eingeschlossen ist. Vorzugsweise verbindet die Druckausgleichsausnehmung nicht zwischen den Kompressionskammern, bis zu einem Punkt kurz bevor oder nachdem die Kammern sich über die Economizeranschlüsse bewegt haben. Wenn eine Ausnehmungskommunikation zwischen den Kompressionskammern endet, bevor sich die Kammern vereinigen und vor einer Kommunikation mit dem Auslassanschluss, kann die Ausnehmung eine richtige Druckbalance nicht gewährleisten.In a preferred embodiment In this invention, the scroll compressor with economizer injection ports can be used become. Economizeranschlüsse extend through the fixed scroll to fluid a compression chamber supply. The economizer connection increased the coolant mass, which is enclosed in each compression chamber. Preferably does not connect the pressure compensation recess between the compression chambers, to a point just before or after the chambers are over the Economizeranschlüsse have moved. If there is recess communication between the compression chambers ends before the chambers unite and before communication With the outlet connection, the recess can have a correct pressure balance not guarantee.

In einer Ausführungsform ist die Druckausgleichsausnehmung in der Basis der fixierten Spirale ausgebildet. In einer zweiten Ausführungsform ist die Druckausgleichsausnehmung in der Basis der umlaufenden Spirale ausgebildet. Es können auch Ausnehmungen in beiden Spiralen ausgebildet sein.In one embodiment, the pressure compensation recess formed in the base of the fixed spiral. In a second embodiment is the pressure compensation recess in the base of the revolving spiral educated. It can recesses can also be formed in both spirals.

Diese und andere Merkmale der Erfindung können am besten aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen verstanden werden, deren kurze Beschreibung folgt.These and other features of the invention can be found on best understood from the following description and the drawings whose brief description follows.

1 zeigt einen Spiralverdichter, welcher die vorliegende Erfindung einsetzt. 1 shows a scroll compressor employing the present invention.

2 zeigt einen Spiralverdichter an einem Punkt, an dem eine Druckausgleichsausnehmung die gegenüber liegenden Kompressionskammern verbindet. 2 shows a scroll compressor at a point where a pressure compensation recess connects the opposite compression chambers.

3 ist eine Teilansicht durch 2. 3 is a partial view through 2 ,

4 ist eine Endansicht einer umlaufenden Spirale in einer Ausführungsform dieser Erfindung. 4 Figure 3 is an end view of an orbiting scroll in one embodiment of this invention.

Ein Spiralverdichter 20, wie er in 1 gezeigt ist, setzt eine fixierte Spirale 22 mit einer sich von einer Basis 23 erstreckenden Windung ein. Die Windung der fixierten Spirale passt mit einer Windung von einer umlaufenden Spirale 24 zusammen, um Kompressionskammern zu definieren. Wie bekannt ist, bewegt sich die umlaufende Spirale relativ zu der fixierten Spirale, um zuerst in den Kompressionskammern eingeschlossenes Fluid abzudichten und dann zu komprimieren. Die Kompressionskammern bewegen sich hin zu einem Punkt, an dem sie sich miteinander vereinigen und mit einem Auslassanschluss 26 kommunizieren, welcher im Allgemeinen an oder nahe einer Mittellinie der fixierten Spirale 22 positioniert ist. Economizer-Injektionsanschlüsse 28 und 30 erstrecken sich durch die Basis der fixierten Spirale, um zusätzliches Fluid in die Kompressionskammern zu injizieren. Die Anschlüsse 28 und 30 sind vorzugsweise an einer Stelle derart positioniert, dass sie zuerst mit den Kompressionskammern an einem Punkt ungefähr gleich zu dem Zeitpunkt, wenn die umlaufende Spirale zuerst die Kompressionskammer abdichtet, kommunizieren. Eine Druckausgleichsausnehmung 31 ist in der Basis 23 der fixierten Spirale 22 ausgebildet. In der in 1 veranschaulichten Position ist die Druckausgleichsausnehmung 31 durch die Windung der umlaufenden Spirale geschlossen.A scroll compressor 20 as he is in 1 a fixed spiral is shown 22 with one from a base 23 extending turn. The turn of the fixed spiral fits with one turn of a revolving spiral 24 together to define compression chambers. As is known, the orbiting scroll moves relative to the fixed scroll to first seal and then compress fluid trapped in the compression chambers. The compression chambers move to a point where they join together and with an outlet port 26 communicate, which is generally at or near a centerline of the fixed spiral 22 is positioned. Economizer injection ports 28 and 30 extend through the base of the fixed scroll to inject additional fluid into the compression chambers. The connections 28 and 30 are preferably positioned at a location such that they first communicate with the compression chambers at a point approximately equal to the time when the orbiting scroll seals the compression chamber first. A pressure compensation recess 31 is in the base 23 the fixed spiral 22 educated. In the in 1 illustrated position is the pressure compensation recess 31 closed by the winding of the revolving spiral.

2 zeigt eine Position in dem Zyklus der umlaufenden Spirale 24 an einer Stelle, bei der die Abdichtstellen sich über die Stelle bewegt haben, an der die Economizeranschlüsse 28 und 30 mit den Kompressionskammern kommunizieren. Wie in 2 gezeigt ist eine Kompressionskammer 33 zwischen der umlaufenden Spirale 24 und der fixierten Spirale 22 von einer Abdichtstelle 32 nach vorne hin zu einer Stelle, an der sich die Wände der Spiralenwindungen ebenfalls kontaktieren, definiert. An der in 2 veranschaulichten Stelle bedeckt die Spitze der umlaufenden Spirale 24 den Auslassanschluss 26. Demnach ist die Kompressionskammer 23 in der veranschaulichten Position bei einem Zwischendruck. Eine zweite Abdichtstelle 34 definiert eine zweite Kompressionskammer 35 nach vorne hin zu einem weiteren Kontaktpunkt zwischen den Windungswänden. 2 shows a position in the cycle of the orbiting scroll 24 at a point where the sealing points have moved over the point where the economizer connections 28 and 30 with the Compression chambers communicate. As in 2 a compression chamber is shown 33 between the orbiting spiral 24 and the fixed spiral 22 from a sealing point 32 forward to a point where the walls of the spiral turns also contact each other. At the in 2 illustrated spot covers the tip of the orbiting scroll 24 the outlet port 26 , So the compression chamber 23 in the illustrated position at an intermediate print. A second sealing point 34 defines a second compression chamber 35 forward to another contact point between the winding walls.

In der in 2 gezeigten Position sind die Kompressionskammern 33 und 35 abgedichtet und nach vorne im Umlaufzyklus der umlaufenden Spirale 24 bewegt. Schließlich vereinigen sich die Kammern 33 und 35 miteinander und kommunizieren mit dem Auslassanschluss 26. Beim Stand der Technik war es möglich, dass eine der Kompressionskammern 33 oder 35 bei einem höheren Druck sein würde. Das Druckungleichgewicht konnte zu Mischverlusten führen, wenn die zwei Kammern 33 und 35 sich schließlich miteinander vereinigen. Ein Druckungleichgewicht konnte ebenfalls zu Vibration oder unerwünschtem Lärm oder hoher Belastung des Verdichtermechanismus führen.In the in 2 position shown are the compression chambers 33 and 35 sealed and forward in the orbital cycle of the orbiting scroll 24 emotional. Finally the chambers unite 33 and 35 with each other and communicate with the outlet port 26 , In the prior art, it was possible for one of the compression chambers 33 or 35 would be at a higher pressure. The pressure imbalance could lead to mixing losses when the two chambers 33 and 35 finally unite with each other. A pressure imbalance could also cause vibration or undesirable noise or high stress on the compressor mechanism.

Wie man sieht, ist eine Druckausgleichsausnehmung 31 im Allgemeinen zwischen einem nach außen gerichteten Windungsbereich 50 der fixierten Spirale und einem gegenüber liegenden, nach innen gerichteten Windungsbereich 51 der fixierten Spirale ausgebildet. Die Ausnehmung 31 weist ein erstes Ende 38 auf, welches mit der Kammer 33 in der veranschaulichten Position kommuniziert, und ein zweites Ende 40, welches mit der Kammer 35 kommuniziert, auf.As you can see, there is a pressure compensation recess 31 generally between an outward turn area 50 the fixed spiral and an opposite, inward turn area 51 of the fixed spiral. The recess 31 has a first end 38 on which with the chamber 33 communicates in the illustrated position, and a second end 40 which with the chamber 35 communicates on.

Wie in 3 gezeigt, ist die Ausnehmung 31 in der Fläche der Basis 23 ausgebildet und kommuniziert zwischen den Kammern 33 und 35 über Enden 38 und 40. Die Ausnehmung weist vorzugsweise eine Tiefe von 10 mm oder weniger auf. Bei einer Ausführungsform weist die Ausnehmung 31 eine Tiefe von etwa 100 μm auf. Stärker bevorzugt, weist die Ausnehmung eine Tiefe zwischen 1 mm und 5 mm auf.As in 3 shown is the recess 31 in the area of the base 23 trained and communicated between the chambers 33 and 35 over ends 38 and 40 , The recess preferably has a depth of 10 mm or less. In one embodiment, the recess has 31 a depth of about 100 μm. More preferably, the recess has a depth between 1 mm and 5 mm.

Wenn ein Druckungleichgewicht zwischen den Kammern 33 und 35 existiert, wird sich der Druck ausgleichen, sobald die Enden 38 und 40 mit den Kammern kommunizieren. Vibration und Lärm werden reduziert. Wenn die zwei Kammern sich vollständig miteinander mischen, wenn sie sich vereinigen, gibt es ferner keine Mischverluste, da die Kammern 33 und 35 auf gleichen Drücken sind.If there is a pressure imbalance between the chambers 33 and 35 exists, the pressure will equalize once the ends 38 and 40 communicate with the chambers. Vibration and noise are reduced. Furthermore, if the two chambers mix completely with each other when they merge, there is no mixing loss since the chambers 33 and 35 are at the same pressures.

Die vorliegende Erfindung verbessert daher die Arbeitsweise des Spiralverdichters und steigert den Wirkungsgrad.The present invention improves hence the mode of operation of the scroll compressor and increases the efficiency.

4 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der eine Druckausgleichsausnehmung 42 in der Basis 43 der umlaufenden Spirale 24 ausgebildet ist. Die Ausnehmung 42 ist derart positioniert, dass sie zwischen den Kammern 33 und 35 zu einem ähnlichen Zeitpunkt wie bei der vorherigen Ausführungsform kommuniziert. Die Ausnehmung 42 hat vorzugsweise eine Tiefe, welche ähnlich zu der Tiefe der Ausnehmung 31 ist. Eine Ausnehmung 31 in der fixierten Spirale und eine Ausnehmung 42 in der umlaufenden Spirale können in Kombination eingesetzt werden. 4 shows a further embodiment in which a pressure compensation recess 42 in the base 43 the orbiting spiral 24 is trained. The recess 42 is positioned so that it is between the chambers 33 and 35 communicates at a similar time to the previous embodiment. The recess 42 preferably has a depth which is similar to the depth of the recess 31 is. A recess 31 in the fixed spiral and a recess 42 in the revolving spiral can be used in combination.

Bei einem Verfahren des Betriebs eines Spiralverdichters gemäß dieser Erfindung ist eine Druckausgleichsausnehmung in der Basis der fixierten und/oder der umlaufenden Spirale ausgebildet. Die Druckausgleichsausnehmung ist derart positioniert, dass sie zwischen zwei beabstandeten Kompressionskammern an einer Stelle verbindet, bevor die Kompressionskammern sich miteinander vereinigen und zu dem Auslassanschluss verbunden werden, aber nachdem die Kompressionskammern anfänglich abgedichtet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Position derart ausgewählt, dass die Druckausgleichsausnehmung nicht zwischen den Kammern verbindet, bis die Spiralelemente sich nahe zu der Position bewegt haben, an der die Kompressionskammern von den Economizeranschlüssen abgeschlossen sind.In a process of operation a scroll compressor according to this Invention is a pressure compensation recess in the base of the fixed and / or of the orbiting spiral. The pressure compensation recess is positioned such that it is between two spaced apart compression chambers connects at one point before the compression chambers come together unite and connect to the outlet port, but after the compression chambers initially be sealed. In a preferred embodiment, the position selected so that the pressure compensation recess does not connect between the chambers, until the spiral elements have moved close to the position which seals the compression chambers from the economizer connections are.

Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde offenbart, der durchschnittliche Fachmann würde jedoch erkennen, dass bestimmte Modifikationen im Umfang dieser Erfindung liegen. Aus diesem Grund sollten die nachfolgenden Ansprüche studiert werden, um den wahren Umfang und Inhalt dieser Erfindung zu bestimmen.A preferred embodiment the present invention has been disclosed, the average Professional would however, recognize that certain modifications are within the scope of this Invention lie. For this reason, the following claims should be studied to determine the true scope and content of this invention.

Claims (7)

Spiralverdichter (20), aufweisend: eine fixierte Spirale (22) mit einer Basis (23) und einer sich von der Basis erstreckenden, im Allgemeinen spiralförmigen Windung; und eine umlaufende Spirale (24) mit einer Basis und einer sich von der Basis erstreckenden, im Allgemeinen spiralförmigen Windung, wobei die Windungen der fixierten und der umlaufenden Spirale (22, 24) zusammenpassen, wobei die umlaufende Spirale (24) für eine Umlaufbewegung relativ zu der fixierten Spirale (22) derart angetrieben ist, dass die Windungen der fixierten und der umlaufenden Spirale (22, 24) zyklisch miteinander zusammenwirken, um Dichtstellen (32, 34) zu definieren, welche Kompressionskammern (33, 35) trennen, und um die Kompressionskammern (33, 35) nach innen zu bewegen, um mit einem zentralen Auslassanschluss (26) zu kommunizieren, wobei wenigstens zwei der Kompressionskammern (33, 35) gleichzeitig hin zu dem Auslassanschluss (26) bewegt werden, wobei die wenigstens zwei Kompressionskammern (33, 35) schließlich miteinander und mit dem Auslassanschluss (26) kommunizieren, gekennzeichnet durch eine Druckausgleichsausnehmung (31) mit zwei entgegengesetzten Enden (38, 40), welche in einer Außenfläche der Basis der fixierten und/oder der umlaufenden Spirale (22, 24) ausgebildet ist, wobei die Außenfläche auf die andere der fixierten bzw. der umlaufenden Spirale gerichtet ist, wobei ein erstes der Enden (38) selektiv mit einer der zwei Kompressionskammern (33) kommuniziert und ein zweites der Enden (40) selektiv mit der anderen der zwei Kompressionskammern (35) an einer Position, nachdem die umlaufende Spirale (24) mit der fixierten Spirale (22) zusammengewirkt hat, um die zwei Kompressionskammern abzudichten, und bevor die zwei Kompressionskammern miteinander und mit dem Auslassanschluss in Verbindung gebracht werden, kommuniziert.Scroll compressor ( 20 ), comprising: a fixed spiral ( 22 ) with a base ( 23 ) and a generally spiral turn extending from the base; and an orbiting spiral ( 24 ) having a base and a generally spiral turn extending from the base, the turns of the fixed and orbiting scroll ( 22 . 24 ) fit together, whereby the orbiting spiral ( 24 ) for an orbital movement relative to the fixed spiral ( 22 ) is driven in such a way that the turns of the fixed and the rotating spiral ( 22 . 24 ) interact cyclically with one another in order to 32 . 34 ) define which compression chambers ( 33 . 35 ) and around the compression chambers ( 33 . 35 ) to move inward with a central outlet port ( 26 ) to communicate, with at least two of the compression chambers ( 33 . 35 ) towards the outlet connection ( 26 ) are moved, the at least two compression chambers ( 33 . 35 ) finally with each other and with the outlet connection ( 26 ) communicate, characterized by a pressure compensation recess ( 31 ) with two opposite ends ( 38 . 40 ), which in an outer surface of the base of the fixed and / or the revolving spiral ( 22 . 24 ) is formed, the outer surface being directed towards the other of the fixed or rotating spiral, a first of the ends ( 38 ) selectively with one of the two compression chambers ( 33 ) communicates and a second of the ends ( 40 ) selectively with the other of the two compression chambers ( 35 ) at a position after the orbiting scroll ( 24 ) with the fixed spiral ( 22 ) has cooperated to seal the two compression chambers and communicates before the two compression chambers are connected to each other and to the outlet port. Spiralverdichter nach Anspruch 1, wobei sich Economizer-Injektionsanschlüsse (28, 30) durch die Basis (23) der fixierten Spirale (22) erstrecken, um zusätzliches Fluid zu den Kompressionskammern (33, 35) zuzuführen und wobei die Druckausgleichsausnehmung (31) zwischen den zwei Kompressionskammern (33, 35) während einer Zeit kommuniziert, nachdem die umlaufende Spirale (24) sich über die Economizer-Injektionsanschlüsse (28, 30) bewegt hat.A scroll compressor according to claim 1, wherein economizer injection ports ( 28 . 30 ) through the base ( 23 ) of the fixed spiral ( 22 ) extend to add fluid to the compression chambers ( 33 . 35 ) and where the pressure compensation recess ( 31 ) between the two compression chambers ( 33 . 35 ) communicates during a time after the orbiting spiral ( 24 ) through the economizer injection ports ( 28 . 30 ) has moved. Spiralverdichter nach Anspruch 2, wobei die Druckausgleichsausnehmung (31) in der Basis (23) der fixierten Spirale (22) ausgebildet ist.A scroll compressor according to claim 2, wherein the pressure compensation recess ( 31 ) in the base ( 23 ) of the fixed spiral ( 22 ) is trained. Spiralverdichter nach Anspruch 1, wobei die Druckausgleichsausnehmung (31) in der Basis der umlaufenden Spirale (24) ausgebildet ist.A scroll compressor according to claim 1, wherein the pressure compensation recess ( 31 ) in the base of the revolving spiral ( 24 ) is trained. Spiralverdichter nach Anspruch 1, wobei die Druckausgleichsausnehmung (31) in der Basis (23) der fixierten Spirale (22) ausgebildet ist.A scroll compressor according to claim 1, wherein the pressure compensation recess ( 31 ) in the base ( 23 ) of the fixed spiral ( 22 ) is trained. Spiralverdichter nach Anspruch 3 oder 5, wobei eine Druckausgleichsausnehmung (31) auch in der Basis der umlaufenden Spirale (24) ausgebildet ist.A scroll compressor according to claim 3 or 5, wherein a pressure compensation recess ( 31 ) also in the base of the revolving spiral ( 24 ) is trained. Spiralverdichter nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Druckausgleichsausnehmung (31) mit einer Tiefe von zwischen 100 μm und 10 mm ausgebildet ist.Scroll compressor according to one of the preceding claims, wherein the pressure compensation recess ( 31 ) is formed with a depth of between 100 μm and 10 mm.
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